Livro   Fundamentos da Automação    Marco Antônio Ribeiro     1  Edição
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Livro Fundamentos da Automação Marco Antônio Ribeiro 1 Edição

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Fundamentos
da Automação

1a edição

Marco Antônio Ribeiro

 1

Fundamentos da
Automação

1a edição

Marco Antônio Ribeiro

Dedicado a Ivan Alfredo Ivanovs, meu amigo e que conhece mais do que eu este
assunto

Quem pensa claramente e domina a fundo aquilo de que fala, exprime-se claramente e
de modo compreensível. Quem se exprime de modo obscuro e pretensioso mostra logo que
não entende muito bem o assunto em questão ou então, que tem razão para evitar falar
claramente (Rosa Luxemburg)

©1 2003, Tek Treinamento & Consultoria Ltda
Salvador, Verão 2003

 1.2

Prefácio

O presente trabalho foi escrito como suporte de um curso ministrado a engenheiros e
técnicos ligados, de algum modo à automação industrial. Ele enfoca os aspectos de
equipamentos e programas associados à automação.

O trabalho é dividido basicamente em três grandes assuntos:
 Fundamentos
 Tecnologias
 Alarme e Intertravamento do Processo
Na primeira parte, é apresentado o capítulo de Automação. A seguir são vistos as

definições, símbolos e características de chaves manuais e automáticas, relés e solenóides,
temporizadores, contadores e dispositivos de segurança, no capítulo Componentes
Eletromecânicos. O terceiro capítulo, Símbolos Lógicos, baseia-se na norma ISA S5.2 e
são apresentados os símbolos, equações, circuitos e conceitos básicos das portas lógicas.
Encerrando esta primeira parte, são apresentados os componentes, desenvolvimento e
análise da Programação de Sistemas Digitais, baseada na norma IEC 1131-1. São vistas
as duas programações gráficas: o Diagrama Ladder, representação básica para circuitos
de automação com relés e de Controlador Lógico Programável e o Diagrama de Blocos de
Função, que são atualmente aplicados em sistemas onde o diagrama ladder é pobre e
insuficiente.

Na segunda parte do trabalho e no capítulo de Tecnologias são apresentados os
principais conceitos relacionados com o Computador no Processo, como as aplicações
comuns do computador na automação, incluindo configurações clássicas, como a arquitetura
do Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD). No próximo capítulo, são apresentados os
conceitos, diagrama de blocos, componentes do Controlador Lógico Programável (CLP),
sistema básico para realizar a automação de processos. É apresentada a filosofia do
Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA). Finalmente, é apresentado o
capítulo de Integração de Sistemas, dando ênfase aos conceitos de redes de
computadores protocolos, interfaces, comunicação de dados e Base de Dados, que é o
capitulo final da seção.

Na terceira parte do trabalho, há o capítulo de Alarme e Intertravamento de
Processo e outro capítulo sobre Anunciador de Alarme. Finalmente, há um capítulo sobre
Operação de Processo.

O trabalho está continuamente sendo revisto, quando são melhorados os desenhos,
editadas figuras melhores, atribuídos os créditos a todas as fotografias usadas e alterada a
terminologia para atender as revisões de normas aplicáveis.

Sugestões e críticas destrutivas são benvidas, no endereço do autor:
Rua Carmen Miranda 52, A 903, CEP 41820-230,
Fone (0xx71) 452-3195 e Fax (0xx71) 452-4286, celular (071) 9989-9531 e
e-mail: marcotek@uol.com.br.

Marco Antônio Ribeiro

Salvador, BA, Verão 2003

 1.3

Autor

Marco Antônio Ribeiro nasceu em Araxá, MG, no dia 27 de maio de 1943.
Formou-se pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), em Engenharia
Eletrônica, em 1969.

Entre 1973 e 1986, trabalhou na Foxboro, onde fez vários cursos nos Estados
Unidos (Foxboro, MA e Houston, TX) e em Buenos Aires, Argentina.

Desde 1987, dirige a Tek (
*
)Treinamento e Consultoria Ltda., firma pequeníssima

voltada para treinamento na área de Instrumentação, Controle de Processo, Medição
de Vazão, Cálculo de Incerteza na Medição, Metrologia Industrial, Instalações
Elétricas em Áreas Classificadas. É certamente difícil ser um especialista competente
em numerosos assuntos tão ecléticos, porém ele se esforça continuamente em sê-lo.

Gosta de xadrez, corrida, fotografia, música de Beethoven, leitura, trabalho, curtir
os filhos e a vida.

Já correu três maratonas, a melhor em 3 h 13 m 11 s e a pior em 3 h, 28 m 30 s.
Diariamente corre entre 8 e 12 km, às margens do oceano Atlântico. Semanalmente
participa de torneios de xadrez relâmpago e nas horas de taxa telefônica reduzida,
joga xadrez através da Internet. Possivelmente, é o melhor jogador de xadrez entre
os corredores e o melhor corredor entre os jogadores de xadrez, o que realmente
não é grande coisa e também não contribui nada para a Automação Industrial.

(*) Tekinfim (Tek) foi seu apelido no ITA, pois só conseguiu entrar lá na terceira tentativa. Mas o que conta é que
entrou e saiu engenheiro. O que foi um grande feito para um bóia fria do interior de Minas Gerais.

 1

Fundamentos da Automação
Conteúdo

FUNDAMENTOS DA AUTOMAÇÃO
CONTEÚDO 1

1. AUTOMAÇÃO 1
1. Objetivos 1

1. Automação 1
1.1. Conceito 1
1.2. Automação e mão de obra 1
1.3. Automação e controle 2
1.4. Automação e eletrônica 2

2. Graus de Automação 3
2.1. Ferramentas manuais 3
2.2. Ferramentas acionadas 3
2.3. Quantificação da energia 3
2.4. Controle programado 3
2.5. Controle com realimentação negativa 4
2.6. Controle da máquina com cálculo 4
2.7. Controle lógico da máquina 4
2.8. Controle Adaptativo 4
2.9. Controle indutivo 4
2.10. Máquina criativa 4
2.11. Aprendendo pela máquina 4

3. Sistemas de automação 5

4. Conclusão 6

2. COMPONENTES
ELETROMECÂNICOS 7

Objetivos de Ensino 7

1. Introdução 7

2. Chave 8
2.1. Conceito 8
2.2. Polos e Terminais 9
2.3. Chave Liga-Desliga 9
2.4. Chave Botoeira 10
2.5. Chave Seletora 10
2.6. Critérios de Seleção 11

3. Chaves Automáticas 11
3.1. Pressostato 11
3.2. Termostato 12
3.3. Chave de Vazão 12
3.4. Chave de Nível 13
3.5. Chave Limite ou Fim de Curso 14

4. Solenóide 14
4.1. Conceito 14
4.2. Seleção 14
4.3. Tipos 15

5. Relés 16
5.1. Definição e Funções 16
5.2. Características 16
5.3. Aplicações 17
5.4. Tipos de Relés 17
5.5. Seleção de Relés 20

6. Temporizadores 20
6.1. Atraso para ligar 23
6.2. Atraso para desligar 23

7. Contadores 24
7.1. Contagem simples 25
7.2. Dois contadores 25
7.3. Número de peças 25

8. Proteção de Circuitos 26
8.1. Fusível 26
8.2. Disjuntor (Circuit Breaker) 28

3. SÍMBOLOS LÓGICOS 29

1. Lógica 29
1.1. Conceito 29
1.2. Lógica de relé e programas 29
1.3. Lógica Seqüencial 29
1.4. Lógica CLP 30

2. Conceituação e Execução 30
2.1. Tipos de documentos 30
2.2. Documentos lógicos conceituais 31

Automação Industrial

 2

3. Portas Lógicas 31
3.1. Porta OR 31
3.2. Porta OR Exclusivo 32
3.3. Porta AND 33
3.4. Porta NOT 33
3.5. Porta NAND 34
3.6. Porta NOR 34

4. Exemplos lógicos 35
4.1. Circuito retentivo 35
5.4. ANSI/ISA S5.2: Diagrama lógico binário

para operações de processo 37
5.5. Diagrama lógico 37
5.6. Aplicações das portas 38
Outros símbolos 46
e1 46
e2 46
f1 46
f2 46
f3 46
f4 47
f5 47
Função especial 48

6. Conclusão 48

4. PROGRAMAÇÃO DIGITAL 49

1. Introdução 49

2. Ferramentas auxiliares 50
2.1 Fluxograma (Flowchart) 50
2.2. Diagrama de Função Seqüencial (SFC \u2013

Sequential Function Chart) 52

3. Linguagens Textuais 59
3.1. Elementos comuns 59
3.2. Lista de Instruções 59
3.3. Linguagem de Texto Estruturado 64

4. Linguagens Gráficas 66
4.1. Elementos comuns 66
Definições